Die selbstregelnde Fabrik

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Wege zur Dezentralisierung

Auf dem Weg zur Selbstregelung und somit auch zur Dezentralisierung braucht es mehr als nur ein MES beziehungsweise anderweitige IT-Unterstützung. Vielmehr geht es um einen Paradigmenwechsel in der Fertigungskultur, die sich oftmals in einer eingefahrenen Organisation widerspiegelt. Daher empfiehlt sich zu Beginn eine umfassende Analyse des Istzustands: Prozesse und Abläufe, Zuständigkeiten, dokumentierte und nicht dokumentierte Regeln sowie vorhandene Erfahrungen, die ausschlaggebend für Entscheidungen im jeweiligen Bereich sind.

Bei dieser Gelegenheit sollten der Istzustand zumindest hinterfragt und die zugrunde liegenden Prozesse bestenfalls verschlankt werden. Die Methoden des Lean Manufacturing haben sich dabei als zielführend erwiesen. Nun gilt es, die erfasste und möglichst optimierte Gesamtsituation in Regelkreisen abzubilden. Dazu eignen sich sowohl einfache Wenn-dann-Beziehungen als auch komplexe, gegebenenfalls mathematische Abhängigkeiten. Erst in einem dritten Schritt werden diese Regelkreise dann in einem geeigneten IT-System abgebildet. Die meisten fertigungsnahen Regelkreise lassen sich mit einem modernen MES umsetzen.

Beispiele aus der Praxis

Dass Regelkreise und somit auch die Selbstregelung keine Erfindung der Industrie 4.0 sind, belegen smarte Anwendungen, die Fertigungsunternehmen unterschiedlicher Branchen und Größen bereits erfolgreich mit einem MES umgesetzt haben:

Smarte Instandhaltung

Ein Kunststoffverarbeiter nutzt den erfassten Energieverbrauch der Maschinen in Korrelation zu den angemeldeten Aufträgen (Bild 5), um festzustellen, wann die Anlage die nächste Wartung benötigt. Dazu gleicht das MES den Sollverbrauch mit dem Istverbrauch ab, was als Regelkreis so definiert wird: Wenn der erfasste Verbrauch mehr als 30 % über der Vorgabe liegt, ist eine außerplanmäßige Wartung anzusetzen.

Der zugehörige Wartungsauftrag wiederum wird über den Auftragsvorrat automatisch zeitnah eingelastet. Nach Durchführung der Wartung wird auch das reguläre Wartungsintervall zurückgesetzt, was natürlich zu einer deutlich effizienteren Nutzung der Anlage führt.

Smarte Montagelinien

Bei der Herstellung variantenreicher Zulieferteile für die Automobilindustrie muss einerseits der komplette Herstellungsprozess dokumentiert und andererseits sichergestellt werden, dass nur einwandfreie Teile verarbeitet und ausgeliefert werden – meist in einer vorgegebenen Reihenfolge.

Eine in diesem Sinne implementierte Prozessverriegelung prüft für jedes Teil bei jedem Arbeitsschritt, ob dieses für den aktuellen Schritt freigegeben ist und ob die bisherige Verarbeitung ohne Fehler verlief. Auf Basis einer kontinuierlichen Dokumentation sämtlicher Parameter ist diese Abfrage als Abgleich mit den Sollvorgaben ohne Weiteres im MES möglich.

Auf den Hallenboden geholt

Wie bei vielen Themen, die unter dem Deckmantel der Industrie 4.0 diskutiert werden, empfiehlt es sich auch bei der Selbstregelung, zunächst einmal genau abzustecken, in welchem Umfeld man etwas tun möchte, um dann zu definieren, welches Ziel man damit verfolgt. Erst danach ist die Wahl der Methoden und Techniken angezeigt.

Dabei präsentieren sich nicht selten bewährte und schon selbst genutzte Techniken als zielführend für die jeweilige Anforderung. Im Falle der selbstregelnden Fabrik eignen sich sowohl Methoden des Lean Manufacturing als auch die Anwendung von klassischer Regelungstechnik. Beides bringt Unternehmen der Smart Factory einen weiteren Schritt näher.

Zudem zeigt sich einmal mehr, dass ein integriertes MES wie Hydra von MPDV in der Lage ist, hierzu einen wesentlichen Beitrag zu leisten. Trotzdem wird es auf absehbare Zeit immer Prozesse geben, die sich nicht komplett ohne menschliches Zutun regeln können. Vielmehr wird der Mensch immer eine zentrale und notwendige Rolle in der ständig komplexer werdenden Welt der Fertigungsindustrie und somit auch bei der Selbstregelung einnehmen.

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* Prof. Dr.-Ing. Jürgen Kletti ist Geschäftsführer der MPDV Mikrolab GmbH in 74821 Mosbach

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